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“光.水.绿色的韵律”之太阳能利用技术
时间:2014-04-24 来源:imsia
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 ——第三届“嘉普通”杯太阳能设计竞赛三等奖作品解读

    刚拿到设计场地开始,我们就利用Ecotect对场地的自然环境进行了分析,从而得出结论:场地位于小区最南侧,无其他建筑物遮挡产生阴影,需考虑南侧, 西侧的防晒隔热,并且南向与顶部太阳能资源丰富,可充分利用。

 
本次设计的建筑为会展建筑,有较大的屋顶可予以利用,可以考虑将屋顶作为太阳能利用的主要部分,同时建筑南向无建筑遮挡,太阳能资源也很丰富。


 
在屋顶部分,会展建筑的展览部分多为大跨度建筑,有大面积的屋顶可以收集太阳能,同时由于跨度太,展馆内的自然采光与自然通风往往有所欠缺,考虑到会馆内的自然采光、通风与太阳能利用等多方面,将屋顶设计为锯齿形的屋面,很好的解决了采光和通风的问题,而角度恰为太阳能的最有利角度,更加利于太阳能的利用。


 
建筑的南侧的太阳光照充足,而且夏季需要采取遮阳措施。怎样充分利用南向太阳能同时又能够达到遮阳效果成了设计中的一个难点。水幕太阳能幕墙很好的解决了这个问题,它集合了光伏发电板、水幕墙及智能控制系统3项技术,巧妙地实现了玻璃幕墙建筑的“冬暖夏凉”。从剖面分析,建筑的玻璃幕墙分为三部分,由外及内依次是:太阳能光伏发电板、外层玻璃、空气层以及伴有潺潺流水的最后一层玻璃。设计中每一层的玻璃都被加厚,尽力降低因热传递造成的能量损失。建筑玻璃幕墙中的光伏发电板所产生的电能无法满足整个建筑的能耗,但在其与水幕墙的共同作用下,展馆的能耗已远小于同类建筑。

    适应夏热冬冷性气候的可调节性幕墙结构该建筑幕墙系统工作有两种模式,分冬季模式和夏季模式。



 
1.“冬季模式”:外层幕墙的所有通风口关闭,太阳能光伏发电板依旧运作,给建筑提供部分用电,在夏季开启的水幕墙关闭,其间的空气层被太阳能光伏电板的余热及太阳辐射加热,通过风机将热新鲜的热空气源源不断地送往室内(见图11a)。

    2.“夏季模式”:外层幕墙的所有通风口开启,太阳能光伏发电板将产生的电能供给水泵,通过水泵的输送,水幕从上而下流经最后一层幕墙,带走建筑的热量;在水幕墙的水帘、光伏发电板的阴影以及外部幕墙通风口的共同作用下,其间的空气层被降温,从而起到给建筑降温的作用(见图11b)。空气源源不断地送往室内

    在建筑的外表皮设置太阳能光伏光热一体化系统,有利于进一步提升太阳能的转换效率,达到为建筑提供电力、热水及采暖的多重作用。

    在设计后期,我们团队对太阳能板的选取和光伏板的发电量做了较为详细的计算,从满足绿色建筑的可再生资源的发电量,为设计提供了更有力的证据。

    我们是来自重庆大学的周琳和李文龙,这个设计是大学时期的最后一个设计,我们采取了“1+1”的合作模式,即“建筑专业+暖通专业”,一个负责前期的建筑设计,以及对太阳能利用的整体把握,一个则负责将太阳能的利用量化,做出精确地计算。不同的专业,不同的思维,我们在设计中相互碰撞,相互学习,同时也在太阳能利用方面共同分享,共同进步。
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